DD236577A5 - INDUSTRIAL BURNER FOR GASOFUL OR LIQUID FUELS - Google Patents
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Abstract
Description
65 450/1665 450/16
Industriebrenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe Anwendungsgebiet der Erfindung Industrial burners for gaseous or liquid fuels Field of application of the invention
Die Erfindung betrifft einen Industriebrenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe, insbesondere zur Beheizung von Ofenräumen von Industrieöfen, mit einer keramischen Brennkammer, die mit einer Brennstoff- und einer Primärluftzuführung versehen und zur unvollständigen Verbrennung des Brennstoffes mit der Primärluft eingerichtet sowie mit einem düsenförmig eingeschnürten Auslaß für die mit hoher Geschwindigkeit austretenden Gase ausgebildet ist und mit einer die Brennkammer umgebenden, die zur Restverbrennung erforderliche vorgewärmte Restluftmenge führenden Restluftkammer, aus deren rings um den Brennkammerauslaß angeordneten Düsenöffnungen Restluftstrahlen mit hoher Geschwindigkeit austreten.The invention relates to an industrial burner for gaseous or liquid fuels, in particular for heating furnace chambers of industrial furnaces, with a ceramic combustion chamber provided with a fuel and a primary air supply and adapted for incomplete combustion of the fuel with the primary air and with a nozzle-shaped constricted outlet for the emerging at high velocity gases is formed and with a surrounding the combustion chamber, the residual combustion required preheated residual air quantity residual air chamber, from the ring around the Brennkammerauslaß nozzle openings remaining air jets emerge at high speed.
Es ist bekannt (DE-PS 21 29 357), bei einer Brennvorrichtung für gasförmigen Brennstoff die in den Verbrennungsgasen enthaltene Stickoxidmenge durch Verringerung der Flammentemperatur herabzusetzen. Zu diesem Zwecke arbeitet die Brennvorrichtung.mit einem Primärbrennraum, in welchem der Brennstoff unvollständig verbrannt wird und mit einem dem Primärbrennraum nachgeordneten Sekundärbrennraum, in welchem die Verbrennung mit dem Res t der theoretisch erforderlichen Luftmenge vervollständigt wird. Der Primärbrennraum ist dabei zur Verbrennung von 60 bis 90 % des Brennstoffs zusammen mit der für eine vollständige Verbrennung insgesamt theoretisch erforderlichen Luftmenge als Brennkammer mit einem düsenartig eingeschnürten Auslaß ausgebildet, anIt is known (DE-PS 21 29 357) to reduce in a combustor for gaseous fuel contained in the combustion gases amount of nitrogen oxide by reducing the flame temperature. For this purpose, the Brennvorrichtung.zu works with a primary combustion chamber in which the fuel is incompletely combusted and with a primary combustion chamber downstream secondary combustion chamber in which the combustion with the Res t of the theoretically required amount of air is completed. The primary combustion chamber is designed for combustion of 60 to 90 % of the fuel together with the total theoretically required for a complete combustion air volume as a combustion chamber with a nozzle-like constricted outlet to
den sich die Ofenkammer anschließt, wobei stromabwärts von dem Auslaß der Brennkammer mit Abstand von diesem ein den Sekundärbrennraum im wesentlichen bildendes Abzugsrohr angeordnet ist, das in Strömungsrichtung divergiert. Die Brennkammer selbst kann dabei von einem den Rest der theoretisch erforderlichen Luftmenge führenden Nebenluftkanal umgeben sein, der in der Nähe des Auslasses der Brennkammer offen ist.the furnace chamber adjoins, wherein downstream of the outlet of the combustion chamber at a distance from this a secondary combustion chamber substantially forming exhaust pipe is arranged, which diverges in the flow direction. The combustion chamber itself can be surrounded by a secondary air duct leading to the remainder of the theoretically required air volume which is open in the vicinity of the outlet of the combustion chamber.
Von den aus dem Brennkammerauslaß mit hoher Geschwindigkeit austretenden, teilweise verbrannten Verbrennungsgasen werden die in der Ofenkammer enthaltenen relativ kühlen Abgase angesaugt und in das Abzugsrohr mitgerissen. Dadurch soll eine Zwischenkühlung der Verbrennungsgase vor ihrer in dem Abzugsrohr und in der Ofenkammer erfolgenden restlosen. Verbrennung-zusammen mit einer starken Umwälzung der in der Ofenkammer befindlichen restlos verbrannten Gase erreicht werden.Of the partially combusted combustion gases leaving the combustion chamber outlet at high speed, the relatively cool exhaust gases contained in the furnace chamber are sucked in and entrained into the exhaust pipe. This should provide an intermediate cooling of the combustion gases before their take place in the exhaust pipe and in the furnace chamber restless. Combustion-together with a strong circulation of the furnace chamber located in the completely burnt gases are achieved.
Ein solches im Abstand von der Brennkammer angeordnetes Abzugsrohr, das bei dieser Brennvorrichtung deshalb unerläßlich ist, um eine vollständige Sekundärverbrennung mit entsprechend niedrigen Gehalten an CO zu erreichen, ist in dem Ofenraum häufig nur schwierig anzubringen. Davon abgesehen arbeitet die bekannte Brennvorrichtung ohne Luftvorwärmung, die schon wegen der beschränken Temperaturbeständigkeit der metallischen Brennkammer nicht möglich wäre. Durch die Luftvorwärmung wird nämlich die Flammentemperatur wesentlich erhöht, womit aber auch der Stickoxidanteil (NOX) im Abgas wesentlich steigt. Mit Rücksicht auf eine Energieersparnis wäre aber ein Betrieb eines solchen schadstoffarmen Hochleistungsbrenners mit möglichst hoher Luftvorwärmung erwünscht.Such a distance from the combustion chamber arranged exhaust pipe, which is therefore essential in this combustion device to achieve a complete secondary combustion with correspondingly low levels of CO, is often difficult to install in the furnace chamber. Apart from that, the known combustion device works without air preheating, which would not be possible because of the limited temperature resistance of the metallic combustion chamber. By the air preheating namely the flame temperature is significantly increased, but also the nitrogen oxide content (NOX) increases significantly in the exhaust gas. With regard to energy savings, however, an operation of such a low-emission high-performance burner with the highest possible air preheating would be desirable.
Bei einem anderen aus der AT-PS 238 865 bekannten sogenannten Umwäl brenner, der ebenfalls mit einer zweistufigen Verbrennung arbeitet, ist eine feuerfest ausgemauerte Brennkammer vorgesehen, in der die Temperatur durch beschränkte Luft- oder Gaszufuhr unterhalb der für das feuerfeste Mauerwerk zulässigen Grenze gehalten wird. Die vollständige Verbrennung erfolgt in dem aus der Brennkammer austretenden Brennerstrahl durch Zuführung der Restluft- oder Gasmenge zum Brennerstrahl. Praktisch geschieht dies in der Weise., daß die Brennkammer von einer die Restluftmenge führenden ringförmigen Restluftkammer umschlossen ist, die die den Brennkammerauslaß umgebenden Düsenöffnungen aufweist, die vorzugsweise leicht schräg zu der Achse der Austrittsöffnung der Brennkammern liegen. Durch diese konzentrische Anordnung der Restluftkammer und der Brennkammer wird zwar eine Vorwärmung der Restluftmenge durch den über die Wandung der Brennkammer erfolgenden Wärmeaustausch erreicht, doch arbeitet der Brenner ohne Primärluftvorwärmung. Auch geht es bei diesem Brenner nicht darum, den Schadstoffgehalt der Abgase möglichst niedrig zu halten j es soll vielmehr die in der Brennkammer selbst herrschende Temperatur unterhalb der Grenze der Temperaturbeständigkeit der Ausmauerung der Brennkammer gehalten werden. Die Sekundärverbrennungstemperatur spielt in diesem Zusammenhang keine Rolle.In another known from the AT-PS 238 865 so-called Umwäl burner, which also works with a two-stage combustion, a refractory bricked combustion chamber is provided in which the temperature is kept by limited air or gas supply below the permissible limit for the refractory masonry , The complete combustion takes place in the burner jet emerging from the combustion chamber by supplying the amount of residual air or gas to the burner jet. Practically, this is done in such a way., That the combustion chamber is enclosed by a residual air quantity leading annular residual air chamber having the combustion chamber surrounding the nozzle openings, which are preferably slightly oblique to the axis of the outlet opening of the combustion chambers. Through this concentric arrangement of the residual air chamber and the combustion chamber, although a preheating of the residual air amount is achieved by taking place via the wall of the combustion chamber heat exchange, but the burner operates without Primärluftvorwärmung. Also, this burner is not about keeping the pollutant content of the exhaust gases as low as possible; rather, the temperature prevailing in the combustion chamber itself should be kept below the limit of the temperature resistance of the lining of the combustion chamber. The secondary combustion temperature plays no role in this context.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Energie sparenden Brenner mit niedrigem Anteil von Schadstoffen, insbesondere CO und NOV, in den Abgasen zur Verfügung zu haben.The object of the invention is to have an energy-saving burner with a low proportion of pollutants, in particular CO and NO V , in the exhaust gases.
-4-Darlegung des Wesens der Erfindung -4- Explanation of the essence of the invention
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen schadstoffarmen Industriebrenner zu schaffen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und auch bei hoher Luftvorwärmung betriebssicher arbeitet.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a low-emission industrial burner, which is characterized by a simple structure and works reliably even with high air preheating.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Industrie· brenner erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine zu der Brennkammer koaxiale zylindrische Wand über wenigstens einen Teil der axialen Länge der Brennkammer vorgezogen ist, die durch sie gemeinsam mit der Außenwand der Brennkammer seitlich begrenzt ist, daß die Restluftkammer stirnseitig durch einen mit der zylindrischen Wand verbundenen ringförmigen Düsenträger abgeschlossen ist, gegen den die Brennkammer außen stirnseitig abgestützt ist und in dem die Düsenöffnungen für die Restluftstrahlen angeordnet sind, und äaß die Brennkammer in Achsrichtung gegen den Düsenträger mit einer elastischen Kraft verspannt ist.In order to achieve this object, the aforementioned industrial burner is characterized in that a cylindrical wall coaxial with the combustion chamber is drawn over at least part of the axial length of the combustion chamber, laterally delimited by it together with the outer wall of the combustion chamber Remaining air chamber is closed at the end by an annular nozzle carrier connected to the cylindrical wall, against which the combustion chamber is supported on the outside frontally and in which the nozzle openings for the residual air jets are arranged, and aaß the combustion chamber is clamped in the axial direction against the nozzle carrier with an elastic force.
Dabei kann die Anordnung derart getroffen sein, daß die zylindrische Wand Teil eines rohrförmigen Rekuperators ist, der zwei im Gegenstrom von Verbrennungsabgasen und der Verbrennungsluft durchströmte koaxiale Ringkammern aufweist, die durch die wärmetauschende zylindrische Wand voneinander getrennt sind.In this case, the arrangement may be such that the cylindrical wall is part of a tubular recuperator having two co-current flowing through the combustion exhaust gases and the combustion air coaxial annular chambers, which are separated by the heat exchanging cylindrical wall.
Der Rekuperator gestattet es, einen Luftvorwärmgrad, und zwar sowohl für die Primär- als auch für die Restluft, über 50 % zu erzielen und auch bei Prozeßtemperaturen bis 1300 0C, wie sie beispielsweise beim Schmieden von Stahl, in Glaswannen und keramischen öfen auftreten,The recuperator allows, and to achieve both for the primary and for the residual air, about 50%, and even at process temperatures up to 1300 0 C, such as occur, for example, during forging of steel, in glass furnaces and ceramic furnaces a Luftvorwärmgrad,
den ΝΟκ-Anteil im Abgas in den Bereich unter 200 bis 300 ppm abzusenken. Der Industriebrenner zeichnet sich durch hohe Betriebssicherheit bei einfachem kompaktem Aufbau aus.lower the ΝΟκ content in the exhaust gas into the range below 200 to 300 ppm. The industrial burner is characterized by high operational reliability with a simple, compact design.
Der Düsenträger kann grundsätzlich als ein getrenntes Teil hergestellt sein, das mit der zylindrisshen Wand des Rekuparators verbunden ist. Besonders einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich aber, wenn der Düsenträger durch ein eingezogenes Endteil der zylindrischen Wand gebildet ist, das stirnseitig gegen die Brennkammer abgestützt ist. Die aus hitzebeständigera Stahl bestehende zylindrische Wand des Rekuparators hat einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als das keramische Material der Brennkammer. Durch die gegebenenfalls abdichtende Abstützung des eingezogenen Endteiles gegen die Brennkammer wird das Auftreten übermäßiger Spannungen im Dichtungsbereich verhindert, was sowohl die Lebensdauer als auch die Betriebssicherheit des Brenners günstig beeinflußt.The nozzle carrier may in principle be made as a separate part which is connected to the cylindrical wall of the recuperator. However, particularly simple structural conditions arise when the nozzle carrier is formed by a retracted end part of the cylindrical wall, which is supported on the end side against the combustion chamber. The heat-resistant steel cylindrical wall of the recuperator has a larger coefficient of expansion than the ceramic material of the combustion chamber. The optionally sealing support of the retracted end portion against the combustion chamber, the occurrence of excessive stresses in the sealing area is prevented, which affects both the life and the reliability of the burner low.
Die Brennerkammer ist in Achsrichtung gegen den sie randseitig untergreifenden - gegebenenfalls durch das eingezogene Endteil der zylindrischen Wand gebildeten - Düsenträger mit elastischer Kraft verspannt. Daher werden von den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Düsenträgers bzw. der zylindrischen Wand und der Brennkammer herrührende Längenunterschiede an der Abstützungsstelle selbsttägig ausgeglichen, ohne daß die Dichtwirkung beeinträchtigt würde.The burner chamber is clamped in the axial direction against the edge engaging under them - optionally formed by the retracted end portion of the cylindrical wall - nozzle carrier with elastic force. Therefore originating from the different expansion coefficients of the nozzle carrier or the cylindrical wall and the combustion chamber length differences at the support point are balanced even without the sealing effect would be impaired.
Praktisch kann dies derart verwirklicht sein, daß die Brennkammer über ein auf ihr abgestütztes Brennstoffzufuhrrohr gegen den Düsenträger angepreßt ist und das Brennstoffzufuhrrohr durch ein elastisches Glied in Achsrichtung belastet ist.In practice, this can be realized in such a way that the combustion chamber is pressed against the nozzle carrier via a fuel supply pipe supported on it and the fuel supply pipe is loaded in the axial direction by an elastic member.
Die Brennkammer weist mit Vorteil eine im wesentlichen flache, den Auslaß enthaltende Stirnwand auf, die sich an eine zylindrische Seitenwand anschließt. Durch Beobachtung der im Betrieb auftretenden Glühfarbe wurde nämlich festgestellt, daß bei dieser Ausbildung der Brennkammern im Inneren ein Strömungsschatten in dem Bereich entsteht, wo die zylindrische Seitenwand in die Stirnfläche übergeht. Damit ist die Temperaturbelastung an dieser an sich gefährdeten Stelle geringer. Dies kann zugleich dazu ausgenützt werden, daß die Brennkammer in diesem Bereiche des Überganges von der zylindrischen Seitenwand zur Stirnwand abgedichtet gegen den Düsenträger abgestützt ist.The combustion chamber advantageously has a substantially flat end wall containing the outlet, which adjoins a cylindrical side wall. By observing the annealing color which occurs during operation, it has been found that, in this embodiment of the combustion chambers, there is a flow shadow in the interior in the region where the cylindrical side wall merges into the end face. Thus, the temperature load at this endangered site is lower. This can also be exploited to the fact that the combustion chamber is sealed in this area of the transition from the cylindrical side wall to the end wall supported against the nozzle carrier.
Die Brennkammer selbst kann mit Vorteil als ein einstückiges, aus dünnwandiger Hochtemperaturkeramik bestehendes Teil ausgebildet sein, das vorzugsweise austauschbar in dem Brenner eingesetzt ist. - : The combustion chamber itself can be advantageously designed as a one-piece, consisting of thin-walled high-temperature ceramic part, which is preferably used interchangeably in the burner. -:
Eine solche Brennkammer kann auch dsr extremen Temperaturbelastung bei hoher Luftvorwärmung stand-halten, wobei wegen der erwähnten konstruktiven Maßnahmen auch ihre Abdichtung gegen den Düsenring einwandfrei ist.Such a combustion chamber can also withstand dsr extreme temperature load at high air preheating, and because of the mentioned constructive measures, their seal against the nozzle ring is flawless.
Um die NOx-Gehalte auch bei der verwendeten hohen Luftvorwärmung niedrig zu halten und unzulässige CO-Gehalte als Folge unvollständiger Sekundärverbrennung, insbesondere im Niedertemperaturbereich, zu vermeiden, arbeitet der neue Brenner mit einer hohen Luftgeschwindigkeit. Ihm liegt die Überlegung zugrunde, daß sowohl der aus dem Brennkammerauslaß austretende Primärverbrennungsgasstrahl als auch die aus den Düsenöffnungen des Düsenträgers kommenden Sekundärluftstrahlen vor der Vereinigung kühles Abgas aus der Ofenkammer ansaugen, um damit die Temperatur in der Restoder Sekundärverbrennungszone abzusenken. Dazu muß dieIn order to keep the levels of NOx low even with the high air preheating used and to avoid inadmissible CO contents as a result of incomplete secondary combustion, especially in the low temperature range, the new burner operates at a high air velocity. It is based on the idea that both the primary combustion gas jet issuing from the combustion chamber outlet and the secondary air jets emerging from the nozzle openings of the nozzle carrier suck cool exhaust gas from the furnace chamber before the union in order to lower the temperature in the residual or secondary combustion zone. This must be the
Geschvvindigkeit in den Restluftstrahlen so hoch sein, daß diese nicht sofort durch den von dem Hauptstrahl ausgehenden Sog zu diesem hin abgelenkt werden. Die Strahlachsen der Restluftstrahlen sollen entweder parallel oder etwas zu dem Hauptstrahl hin geneigt verlaufen, wenn der Brenner als normaler Strahlbrenner betrieben wird.Geschvvindigkeit be in the residual air jets so high that they are not immediately deflected by the outgoing from the main jet suction towards this. The beam axes of the residual air jets are to be inclined either parallel or slightly inclined to the main beam when the burner is operated as a normal jet burner.
Um eine vollständige Ausnutzung des für die Primärverbrennung benötigten Brennkammerdruckes zu erzielen, kann die Anordnung konstruktiv derart getroffen sein, daß der Rekuperator einen innerhalb der zylindrischen Wand angeordneten Luftleitzylinder aufweist, der stirnseitig im axialen Abstand von der Brennkammer endet. Da der Luftleitzylinder keine Drosselorgane enthält, sind sowohl die Brennkammer als auch die diese umgebende Restluftkammer mit dem vollen Druck der zugeführten Primärlust beaufschlagt, Das Brennstoffzufuhrrohr kann an dem dem Auslaß gegenüberliegenden Boden der Brennkammer abgestützt sein, welcher um deren Längsachse herum gleichmäßig verteilt" angeordnete Primärlufteinlaßöffnungen aufweist, deren Gesamtdurchtrittsfläche wesentlich größer ist als die Gesamtdurchtrittsfläche des Auslasses.In order to achieve full utilization of the combustion chamber pressure required for the primary combustion, the arrangement can be structurally such that the recuperator has an air guide cylinder arranged inside the cylindrical wall, which ends at the axial distance from the combustion chamber. Since the Luftleitzylinder contains no throttle bodies, both the combustion chamber and the surrounding residual air chamber are subjected to the full pressure of the supplied Primärlust, the fuel supply pipe can be supported on the opposite side of the outlet bottom of the combustion chamber, which evenly distributed around the longitudinal axis "arranged primary air inlet openings whose total passage area is substantially larger than the total passage area of the outlet.
Um die Ansaugung des Ofengases auf noch kürzerem Wege bei intensiverer Durchmischung mit dem Ofengas zu erzielen, kann der Auslaß der Brennkammer durch eine Anzahl gleichmäßig verteilt angeordneter Auslaßöffnungen gebildet sein. Dabei hat es sich herausgestellt, daß der definierte Abstand des Restluftaustritts zu dem gegebenenfalls aufgeteilten Hauptstrahl von Bedeutung ist. In aus einer Düsenöffnung austretenden Gasstrahlen verdoppeln sich nämlich schon im Abstand weniger Düsendurchmesser die Massenströme. Dies bedeutet für den vorliegenden Brenner, daß damit die Brennstoffenergie in der Rest- oder Sekundärverbrennungszone bei einer solchen Verdoppelung der Massen-In order to achieve the suction of the furnace gas in even shorter ways with more intensive mixing with the furnace gas, the outlet of the combustion chamber may be formed by a number of uniformly distributed outlet openings. It has been found that the defined distance of the residual air outlet to the optionally split main beam is important. In fact, in gas jets emerging from a nozzle opening, the mass flows are doubled even at a small nozzle diameter. This means, for the present burner, that with it the fuel energy in the residual or secondary combustion zone, with such a doubling of the mass
ströme nur noch die halbe Temperatursteigerung hervorrufen kann. Bei einem zu großen Abstand des Restluftaustritts entsteht CO durch unvollständige Verbrennung, insbesondere bei niedrigen Ofentemperaturen.currents can only cause half the temperature increase. If the residual air outlet is too far away, CO will result from incomplete combustion, especially at low furnace temperatures.
Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, wenn der kleinste Randabstand benachbarter Auslaßöffnungen der Brennkammer größer als die lichte Weite dieser öffnungen ist. Die Auslaßöffnungen der Brennkammer und die Düsenöffnungen der Restluftkammer liegen mit ihren Mittelpunkten mit Vorteil auf konzentrischen Kreisen, wobei der kleinste Randabstand einer Düsenöffnung zu der benachbarten Auslaßöffnung größer als das Dreifache der lichten Weite der Düsenöffnung beträgt. Die Auslaßöffnungen und die Düsenöffnungen sind jeweils gegeneinander versetzt symmetrisch zueinander angeordnet.Particularly favorable conditions arise, as practical experience has shown, when the smallest edge distance of adjacent outlet openings of the combustion chamber is greater than the inside diameter of these openings. The outlet openings of the combustion chamber and the nozzle openings of the residual air chamber lie with their centers advantageously on concentric circles, wherein the smallest R a ndabstand a nozzle opening to the adjacent outlet opening is greater than three times the clear width of the nozzle opening. The outlet openings and the nozzle openings are each offset from each other symmetrically to each other.
Die Auslaßöffnungen können im übrigen in einer Keramikplatte ausgebildet sein, die zentrisch in die Brennkammer eingesetzt ist. Auf diese Weise kann eine vorhandene Brennkammer durch einfachen Austausch dieser Keramikplatten auf verschiedene Einsatzbedingungen umgerüstet werden, während andererseits die einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzte, die Auslaßöffnungen aufweisende Keramikplatte randseitig gegenüber der Brennkammer etwas beweglich ist, so daß von örtlich unterschiedlichen Temperaturen herrührende Spannungen vermieden werden.The outlet openings may be formed in the rest in a ceramic plate, which is inserted centrally into the combustion chamber. In this way, an existing combustion chamber can be converted by simply replacing these ceramic plates to different conditions of use, while on the other hand exposed to high temperature load, the outlet openings having ceramic plate edge slightly opposite the combustion chamber, so that resulting from locally different temperatures voltages are avoided.
Bei einem Strahlbrenner sind die Auslaßöffnungen der Brennkammer und die Düsenöffnungen der Restluftkammer jeweils im wesentlichen achsparallel zueinander angeordnet. Der neue Brenner kann aber auch als sogenannter Wandstrahlbrenner ausgebildet werden, wobei dann die Auslaßöffnungen radial schräg nach außen weisend ausgerichtet sind, während dieIn a jet burner, the outlet openings of the combustion chamber and the nozzle openings of the residual air chamber are each arranged substantially parallel to each other. The new burner can also be designed as a so-called wall jet burner, in which case the outlet openings are oriented radially obliquely outward, while the
Düsenöffnungen mit ihren Achsen quer zu den Achsen der Auslaßöffnungen verlaufend angeordnet sind.Nozzle openings are arranged with their axes running transversely to the axes of the outlet openings.
Um in der Nähe der thermisch hochbelasteten Düsenöffnungen der Restluf tkamme'r und der Abdichtungsstelle der Restluftkammer gegen die Brennkammer die Temperaturbelastung zu senken, kann es vorteilhaft sein, wenn in der Restluftkammer nahe dem Düsenträger eine eigene Kühleinrichtung, beispielsweise in Gestalt eines von Kühlluft durchströmten Kühlluftkanales angeordnet ist. Aus ähnlichen Gründen kann der Brenner auch ein wenigstens den Düsenträger stirnseitig abdeckendes keramisches Strahlungsschild aufweisen, dasmit öffnungen zum Durchtritt der Restluftstrahlen versehen ist und das gegebenenfalls auch einen die Restluftkammerwandung in einem vorbestimmten Bereich seitlich abdeckenden zylindrischen Wandungsteil aufweisen kann.In order to reduce the temperature load in the vicinity of the thermally highly loaded nozzle openings of the Restluft tkamme'r and the sealing point of the residual air chamber against the combustion chamber, it may be advantageous if in the residual air chamber near the nozzle support own cooling device, for example in the form of a cooling air flowed through the cooling air duct is arranged. For similar reasons, the burner may also have a ceramic radiation shield which covers at least the nozzle carrier and which is provided with openings for the passage of the residual air jets and which may optionally also have a cylindrical wall part laterally covering the residual air chamber wall in a predetermined area.
An dem Auslaß der Brennkammern und an den Düsenöffnungen der Restluftkammer wird vorteilhaft ein Mindestdruckgefälle von IkPa aufrechterhalten.At the outlet of the combustion chambers and at the nozzle openings of the residual air chamber is advantageously maintained a minimum pressure drop of IkPa.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn die Düsenöffnungen unmittelbar in dem Abstützbereich der Brennkammer gegen den Düsenträger ausgebildet sind.It may also be advantageous if the nozzle openings are formed directly in the support region of the combustion chamber against the nozzle carrier.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen :In the drawings, embodiments of the subject matter of the invention are shown. Show it :
Fig. 1: einen Industriebrenner gemäß der Erfindung in der -> Ausbildung als Strahlbrenner, im axialen Schnitt in einer schematischen Seitenansicht ;Fig. 1: an industrial burner according to the invention in the -> Training as a jet burner, in axial section in a schematic side view;
-ΙΟ--ΙΟ-
Fig. 2: den Strahlbrenner nach Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform und in einer entsprechenden Darstellung ;Fig. 2: the jet burner of Figure 1 in a modified embodiment and in a corresponding representation.
Fig. 3: den Strahlbrenner nach Fig. 2 in einer Draufsicht auf seine auslaßseitige Stirnseite, in schematischer Darstellung unter Veranschaulichung der Düsenanordnung;Fig. 3: the jet burner of Figure 2 in a plan view of its outlet-side end, in a schematic representation illustrating the nozzle assembly ..;
Fig. 4: den Industriebrenner nach Fig. 1 in einer abgewandelten Ausführungsform in der Ausführung als Wandstrahlbrenner, im Ausschnitt sowie im axialen Schnitt und in einer schematischen Seitenansicht undFig. 4: the industrial burner of Fig. 1 in a modified embodiment in the embodiment as a wall jet burner, in the cutout and in axial section and in a schematic side view and
Fig. 5: die Düsenanordnung des Brenners nach Fig. 4 in einer Darstellung entsprechend Fig. 3.5 shows the nozzle arrangement of the burner according to FIG. 4 in a representation corresponding to FIG. 3.
Der in den Fig. in mehreren Ausführungsformen dargestellte Industriebrenner ist zur Beheizung mit gasförmigen oder flüssigen Brennstoffen eingerichtet und dient zur Beheizung des Ofenraumes 1 eines Industrieofens, dessen Wandung bei 2 dargestellt ist und eine durchgehende öffnung 3 enthält, in die der Brenner eingesetzt ist.The industrial burner shown in the figures in several embodiments is adapted for heating with gaseous or liquid fuels and serves to heat the furnace chamber 1 of an industrial furnace whose wall is shown at 2 and contains a through opening 3 into which the burner is inserted.
Der Brenner selbst weist ein aus Stahl bestehendes zylindrisches Mantelrohr 4 auf, das von eine-r Wärmeisolationsschicht 5 umgeben ist und in das in dem Bereich außerhalb der Ofenkammerivandung 2 ein Luftzufuhrrohr 6 seitlich mündet, In-das Mantelrohr 4 ist ein koaxialer, ebenfalls aus Stahl bestehender Luftleitzylinder 7 eingesetzt, der bei 8 stirnseitig gegen das Mantelrohr 4 abgedichtet ist und mit diesem einen Ringraum begrenzt, welcher durch eine aus hoch hitzebeständigem Stahl hergestellte zylindrische Wand 9 in zwei Ringkammer 10, 11 unterteilt ist. Die zylin-The burner itself has a cylindrical cylindrical casing pipe 4 made of steel, which is surrounded by a heat insulation layer 5 and into which an air supply pipe 6 opens laterally in the region outside the furnace chamber inlet 2. In the casing pipe 4 is a coaxial, likewise made of steel existing Luftleitzylinder 7 is inserted, which is sealed at 8 frontally against the jacket tube 4 and limited with this an annular space which is divided by a cylindrical wall made of high heat resistant steel 9 in two annular chamber 10, 11. The cylinder
drische Wand 9 ist bei 12 gasdicht mit dem Zylindermantel 4 verbunden, ihre Ringkammer 11 steht mit einer seitlich abgehenden Abgas-Absaugleitung 13 in Verbindung« Außerdem trägt die zylindrische Wand 9 durchgehende, in die beiden Ringkammern 10, 11 ragende Wärmetauscherrippen 14, die gemeinsam mit den dazwischenliegenden Wandungsteilen einen guten Wärmeübergang zwischen den die beiden Ringkammern 10, 11 durchströmenden Medien ergeben.drical wall 9 is connected in a gas-tight manner to the cylinder jacket 4 at 12, its annular chamber 11 communicates with a laterally outgoing exhaust suction 13 in conjunction «also carries the cylindrical wall 9 through, in the two annular chambers 10, 11 projecting heat exchanger fins 14, which together with give the intermediate Wandungsteilen a good heat transfer between the two annular chambers 10, 11 by flowing media.
Die zylindrische Wand 9 bildet zusammen mit dem Mantelrohr 4 und dem Luftleitzylinder 7 einen rohrförmigen Rippen-Rekuperator, dessen von dem Luftleitzylinder 7 umschlossener Raum 15 eine koaxiale Brennstoffzufuhrleitung 16 aufnimmt, die endseitig in einem gasdicht mit dem Mantelrohr 4 und dem Luftleitzylinder 7 verbundenen Deckel 160 verankert ist, der eine in die Brennstoffzuführleitung 16 mündende Brennstoffzufuhrleitung 17 enthält. Die koaxial in der Brennstoffzufuhrleitung 16 angeordnete Zündelektrode ist bei 18 angedeutet.The cylindrical wall 9 forms, together with the jacket tube 4 and the Luftleitzylinder 7 a tubular rib recuperator whose enclosed by the Luftleitzylinder 7 space 15 a coaxial fuel supply line 16, the end in a gas-tightly connected to the jacket tube 4 and the Luftleitzylinder 7 lid 160th is anchored, which contains a fuel supply line 16 opening into the fuel supply line 17. The coaxially arranged in the fuel supply line 16 ignition electrode is indicated at 18.
Koaxial zu dem Mantelrohr 4 und dem Luftleitzylinder 7 ist im axialen Abstand 19 eine im wesentlichen topfförmige keramische Brennkammer 20 angeordnet, die aus einem dünnwandigen, hochtemperaturfesten Keramikmantel besteht und deren Wandstärke beispielsweise bei 6 mm liegt. Die Brennkammer 20 weist einen im wesentlichen zylindrischen Seitenwandungsteil 21 auf, an dem sich in einem Übergangsbereich 22 eine Stirnwand 23 anschließt, die einen düsenförmig eingeschnürten zentrischen Auslaß 24 für die mit hoher Geschwindigkeit aus der Brennkammer 20 austretenden Gase aufweist. Der Luftleitzylinder 7 könnteauch endseitig bis in eine Restluftkammer 42 vorragend vorgezogen sein, die noch erkäutert werden soll.bzw. wird.Coaxial with the jacket tube 4 and the air guide cylinder 7, a substantially pot-shaped ceramic combustion chamber 20 is arranged at an axial distance 19, which consists of a thin-walled, high-temperature ceramic shell and whose wall thickness is, for example, 6 mm. The combustion chamber 20 has a substantially cylindrical side wall portion 21, in which an end wall 23 connects in a transition region 22, which has a nozzle-shaped constricted centric outlet 24 for the emerging at high speed from the combustion chamber 20 gases. The Luftleitzylinder 7 could also be vorzugend advanced forward to a residual air chamber 42, which is still to be explained.bzw. becomes.
Auf der dem Auslaß 24 gegenüberliegenden Seite ist die Brenn-On the opposite side of the outlet 24 is the combustion
kammer 20 durch eine aufgesetzte Keramikplatte 25 verschlossen, die gleichmäßig rings um die Mittelachse verteilt angeordnete Primärlufteinlaßöffnungen 26 aufweist und mittig mit einer öffnung 27 versehen ist, durch die die Brennstoffzufuhrleitung 16 mit bei 28 angedeuteten Brennstof fauslaßdüsen in das Innere der Brennkammer 20 ragt.Chamber 20 closed by an attached ceramic plate 25, which has evenly distributed around the central axis disposed primary air inlet openings 26 and is centrally provided with an opening 27 through which the fuel supply line 16 with fumlaßdüsen indicated at 28 fuel protrudes into the interior of the combustion chamber 20.
Die Brennstoffzu-fuhrleitung 16 ist über eine Ringschulter gegen die Keramikplatte 25 abgestützt; sie enthält einen Federbalg 30, der als ein eine elastische Axialkraft auf die Keramikplatte 25 und die Brennkammer 20 ausübendes elastisches Glied wirkt.The Brennstoffzu-supply line 16 is supported via an annular shoulder against the ceramic plate 25; it includes a bellows 30 which acts as an elastic axial force on the ceramic plate 25 and the combustion chamber 20 performing elastic member.
Die zylindrische Wand 9 des Rekuperators ist stirnseitig über den. bei 31 endenden Luftleitzylinder 7 vorgezogen, und zwar über die axiale Länge der Brennkammer 20. Der vorgezogene Teil ist mit 32 bezeichnet, er ist endseitig bei 33 nach innen zu eingezogen und mit seiner stirnseitigen Berandung bei 34 an der Brennkammeraußenwandung abgedichtet anliegend ausgebildet. Alternativ könnten die Düsenöffnungen 35 auch unmittelbar im Bereich der Berandung vorgesehen sein, indem diese beispielsweise gezahnt ausgebildet ist. Damit läßt sich ein besonderer Kühleffekt für die Brennkammerwandung erzielen.The cylindrical wall 9 of the recuperator is the front side over the. The preferred part is denoted by 32, it is fed in at 33 towards the inside and formed with its frontal boundary at 34 sealed against the combustion chamber outer wall adjacent. Alternatively, the nozzle openings 35 could also be provided directly in the region of the boundary, for example by being toothed. This can be a special cooling effect for the Brennkammerwandung achieve.
Der eingezogene Teil 33 bildet einen einstückig mit der zylindrischen Wand 9 verbundenen ringförmigen Düsenträger, der gleichmäßig um die Längsachse des Brenners verteilt angeordnete Düsenöffnungen 35 enthält, deren Achsen im wesentlichen parallel zu der Brennerlängsachse ausgerichtet sind.The retracted portion 33 forms an integral with the cylindrical wall 9 associated annular nozzle carrier, the evenly distributed around the longitudinal axis of the burner arranged nozzle openings 35 whose axes are aligned substantially parallel to the burner longitudinal axis.
Wie aus den Fig. ersichtlich, kann der durch das TeilAs can be seen from the figures, the through the part
gebildete Düsenträger eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige oder eine ebene ringscheibenförmige Gestalt aufweisen. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform könnte der Düsenträger auch durch eine die Düsenöffnungen 35 enthaltende Ringplatte oder -scheibe gebildet sein, tiie mit dem vorgezogenen Teil 32 der zylindrischen Wand 9 verbunden, beispielsweise gasdicht verschweißt ist. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, diesen Düsenträger als Keramikteil auszubilden und ihn randseitig mit dem vorgezogenen Teil 32 der zylindrischen Wand 9 zu verbinden.formed nozzle carrier having a cross-section approximately semicircular or a flat annular disk-shaped shape. In an alternative embodiment, not shown, the nozzle carrier could also be formed by a ring plate or disk containing the nozzle openings 35, tiie connected to the advanced part 32 of the cylindrical wall 9, for example, gas-tight welded. In principle, it would also be conceivable to design this nozzle carrier as a ceramic part and to connect it at the edge to the drawn-in part 32 of the cylindrical wall 9.
Die Brennkammer 20 ist durch die von dem Federbalg 30 ausgeübte Axialkraft gegen die Berandung des als Düsenträger wirkenden eingezogenen Teils 33 abgestützt, wobei in der aus den Fig. 1, 2 und 4 ersichtlichen Weise die Abstützstelle etwa in dem Übergangsbereich 22 zwischen dem Seitenwandungsteil 21 und der den eingeschnürten Auslaß 24 enthaltenden Stirnwand 23 liegt. In diesem "Eckbereich" tritt in der Brennkammer 20 ein Strömungsschatten auf, mit der Folge geringerer örtlicher Temperaturbelastung des Materials der Brennkammer 20. Damit ist auch der eingezogene Teil 33 der aus hoch hitzefestem Stahl bestehenden zylindrischen Wand 9 entsprechend geringer thermisch belastet.The combustion chamber 20 is supported by the force exerted by the bellows 30 axial force against the edge of the nozzle carrier acting as retracted part 33, wherein in the manner shown in FIGS. 1, 2 and 4, the support point approximately in the transition region 22 between the side wall portion 21 and the constricted outlet 24 containing end wall 23 is located. In this "corner" occurs in the combustion chamber 20, a flow shadow, with the result of lower local temperature stress of the material of the combustion chamber 20. Thus, the retracted portion 33 of the existing high heat-resistant steel cylindrical wall 9 is correspondingly less thermally stressed.
Zu der Ofenkammer 1 hin ist der den Düsenträger bildende eingezogene Teil 33 durch ein seiner Umrißgestalt etwaangepaßtes Strahlungsschutzschild 36 abgeschirmt, das im Abstand zu dem eingezogenen Teil 33 und dem vorgezogenen Teil 32 steht und bei 37 den Bereich der Restluftdüsenöffnungen 35 stirnseitig abdeckt, während ein zylindrisches Wandungsteil 38 eine seitliche Abdeckung des vorgezogenen Teils 32 der zylindrischen Wand 9 über den Obergangsbereich 22 der Brennkammer 20 hinaus bewirkt. Zwischen der Wärme-Toward the furnace chamber 1, the retracted part 33 forming the nozzle carrier is shielded by a radiation shield 36 which is approximately matched to its contour and which is at a distance from the retracted part 33 and the advanced part 32 and covers the region of the residual air nozzle openings at the front, while a cylindrical one Wall portion 38 causes a lateral cover of the advanced part 32 of the cylindrical wall 9 via the transition region 22 of the combustion chamber 20 addition. Between the heat
isolationsschicht 5 und der dem Rekuperator zugewandten Stirnseite des keramischen Strahlungsschutzschildes 36 ist bei 40 ein ringförmiger, gegebenenfalls durch Zwischenstege in eine Reihe diskreter öffnungen aufgeteilter Abgaseinlaß vorhanden, der mit der Ringkammer 11 des Rekuperators in Verbindung steht und in den bei 41 angedeutetes Abgas aus der Ofenkammer 1 einströmen kann.Insulation layer 5 and the recuperator facing end face of the ceramic radiation shield 36 is at 40 an annular, optionally separated by intermediate webs in a series of discrete openings exhaust inlet is present, which is in communication with the annular chamber 11 of the recuperator and in the indicated at 41 exhaust gas from the furnace chamber 1 can flow.
Von dem vorgezogenen und dem eingezogenen Teil 32 bzw. der zylindrischen Wand 9 wird zusammen mit der Außenwand der Brennkammer 20 eine ringförmige Restluftkammer 42 begrenzt, die die Brennkammer 20 konzentrisch umgibt und mit der aus der Ringkammer 1 austretenden, in dem Rekuperator vorgewärmten Luft beaufschlagt ist. Die austretende Luftmenge teilt sich in die durch Pfeile 43 angedeutete, über die Einlaßöffnungen 26 in' die Brennkammer 20 einströmende Primärluftmenge und die durch Pfeile 44 angedeutete Restluftmenge auf, die durch die Restluftkammer 42 strömt und aus den Düsenöffnungen 35 in Gestalt von Restluftstrahlen austritt, wie dies bei 46 angedeutet ist. Of the advanced and retracted part 32 and the cylindrical wall 9, an annular residual air chamber 42 is limited together with the outer wall of the combustion chamber 20, which concentrically surrounds the combustion chamber 20 and is acted upon by the exiting from the annular chamber 1, preheated in the recuperator air , The exiting amount of air is divided into the indicated by arrows 43, via the inlet openings 26 in 'the combustion chamber 20 incoming primary air and the amount indicated by arrows 44 residual air amount flowing through the residual air chamber 42 and exiting the nozzle openings 35 in the form of residual air jets, such as this is indicated at 46.
Für den Be.trieb in einem Temperaturbereich von höher als 1100 0C ist eine zusätzliche Kühleinrichtung in der Restluftkammer 42 vorgesehen, die in Gestalt eines Kühlluftringes 47 ausgebildet ist, welcher in der Nähe des Übergangsbereiches 22 und der Düsenöffnungen 35 angeordnet ist. Der Kühlluftring 47 ist über nicht weiter dargestellte, durch den Raum 15 verlaufende Leitungen an eine Kühlluftzufuhrleitung 43 und eine Kühlluftabfuhrleitung 49 angeschlossen; er kann gegebenenfalls auf die zu kühlenden Teile hin gerichtete Kühlluftaustrit.tsöffnungen aufweisen.For Be.trieb in a temperature range of higher than 1100 0 C, an additional cooling device in the residual air chamber 42 is provided, which is in the form of a cooling air ring 47 which is disposed in the vicinity of the transition region 22 and the nozzle openings 35. The cooling air ring 47 is connected via not shown, extending through the space 15 lines to a cooling air supply line 43 and a cooling air discharge line 49; it may optionally have Kühlluftaustrit.tsöffnungen directed to the parts to be cooled.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von jener nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß in die keramische Brenn-The embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 only in that in the ceramic combustion
kammer 20 auslaßseitig eine kreisrunde keramische Düsenscheibe 50 eingesetzt ist, die eine Anzahl gleichmäßig verteilt angeordneter zylindrischer Auslaßöffnungen 51 aufweist, durch die der bsi der Ausführungsform nach Fig. 1 aus dem Auslaß 24 austretende eine Hauptstrahl 53 in eine Anzahl achsparalleler Hauptstrahlen 53a aufgeteilt wird.Chamber 20 on the outlet side a circular ceramic nozzle disk 50 is inserted, which has a number of uniformly distributed cylindrical outlet openings 51 through which the bsi of the embodiment of FIG. 1 from the outlet 24 exiting a main beam 53 is divided into a number of axially parallel main beams 53 a.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen, sind im vorliegenden Falle vier zylindrische Düsenöffnungen 51 vorgesehen, die mit ihren Mittelpunkten auf einem gedachten konzentrischen inneren Kreis 54 liegen und die von vier Restluft-Düsenöffnungen kleineren Durchmessers umgeben sind, deren Mittelpunkte auf einem gedachten Kreis 55 angeordnet sind. Die jeweils gleichmäßig verteilten Düsenöffnungen 35 und Auslaßöffnungen sind gegeneinander versetzt und symmetrisch zueinander angeordnet. . >As can be seen from Fig. 3, four cylindrical nozzle openings 51 are provided in the present case, which lie with their centers on an imaginary concentric inner circle 54 and which are surrounded by four residual air nozzle orifices smaller diameter, arranged their centers on an imaginary circle 55 are. The respectively uniformly distributed nozzle openings 35 and outlet openings are offset from each other and arranged symmetrically to each other. , >
Die Anordnung ist nunmehr derart getroffen, daß der mit S bezeichnete kleinste Randabstand benachbarter Auslaßöffnungen 51 größer als der Durchmesser D dieser Auslaßöffnungen ist, während der kleinste Randabstand s zwischen einer Düsenöffnung 35 und einer benachbarten Auslaßöffnung größer ist als das Dreifache des Düsenöffnungsdurchmessers d.The arrangement is now made such that the designated S smallest edge distance of adjacent outlet openings 51 is greater than the diameter D of these outlet openings, while the smallest edge distance s between a nozzle opening 35 and an adjacent outlet opening is greater than three times the nozzle opening diameter d.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Düsenscheibe 5G nach Fig. 2 durch eine Düsenscheibe 50a ersetzt, deren Düsenöffnungen 51a auf einem Kegelmantel liegend radial schräg nach unten außen gerichtet sind, wie dies einem sogenannten Wandstrahlbrenner entspricht.In the embodiment according to FIG. 4, the nozzle disk 5G according to FIG. 2 is replaced by a nozzle disk 50a, the nozzle openings 51a of which are directed radially outward on a conical jacket, as corresponds to a so-called wall jet burner.
Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß die1Restluft führenden Düsenöffnungen 35 wiederum mit ihren Mittelpunkten auf dem Kreis 55 liegen und symmetrisch versetzt zu den Auslaßöffnungen 51a angeordnet sind, welche ihrerseits ebenfalls wieder gleichmäßig verteilt mit ihren Mittelpunkten aufFrom Fig. 5 it can be seen that the 1 residual air leading nozzle openings 35 are in turn with their centers on the circle 55 and symmetrically offset from the outlet openings 51a are arranged, which in turn also distributed evenly with their centers on
dem gemeinsamen Kreis 54 liegend angeordnet sind. Die Achsen der Restluft-Düsenöffnungen 35 verlaufen somit quer zu den Achsen der aus den Auslaßöffnungen 51a austretenden Gasstrahlen.the common circle 54 are arranged lying. The axes of the residual air nozzle openings 35 thus extend transversely to the axes of the gas jets emerging from the outlet openings 51a.
Die Düsenscheibe 50 bzw. 50a ist randseitig in der aus den Fig. 2, 4 ersichtlichen Weise auf die Stirnwand 23 der Brennkammer 20 aufgesetzt, so daß sie eine gewisse radiale Beweglichkeit gegenüber dieser behält.The nozzle disk 50 or 50a is peripherally placed in the manner shown in FIGS. 2, 4 manner on the end wall 23 of the combustion chamber 20, so that it retains a certain radial mobility with respect to this.
Der beschriebene Brenner wird im Ein-Ausbetrieb derart betrieben, daß an dem Brennkammerauslaß, d. h. an der einzigen eingezogenen Auslaßöffnung 24 der Fig. .1 oder den Auslaßöffnungen 51 und 51a sowie an den Düsenöffnungen 35 eine Gas- bzw. .Luftaustrittsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 100 bis 150 m/s auftritt, was bedeutet, daß an diesen öffnungen ein Druckabfall von 1 bis 2, vorzugsweise 1,5 kPa anliegt. Der Anteil der Gesamtdurchtrittsfläche der Restiuft-Düsenöffnungen 35 an dem Gesamtquerschnitt der Auslaßöffnung 24 bzw. der Auslaßöffnungen 51, 51a liegt zwischen 10 und 50 %, vorzugsweise bei 30 %, The burner described is operated in on-off operation such that at the Brennkammerauslaß, ie at the single retracted outlet opening 24 of Fig. .1 or the outlet openings 51 and 51a and at the nozzle openings 35, a gas or .Auftaustrittsgeschwindigkeit on the order of 100 to 150 m / s occurs, which means that at these openings a pressure drop of 1 to 2, preferably 1.5 kPa is applied. The proportion of the total passage area of the Restiuft nozzle openings 35 at the total cross section of the outlet opening 24 and the outlet openings 51, 51 a is between 10 and 50 %, preferably at 30 %,
Damit die Flamme stabil brennt, ist es zweckmäßig, wenn der Innendruck der Brennkammer 20 und deren axiale Länge das Zwei- bis Vierfache, vorzugsweise das Dreifache des Durchmessers der Auslaßöffnung 24 der Ausführungsform nach Fig. 1 betragen.In order for the flame to burn stably, it is expedient for the internal pressure of the combustion chamber 20 and its axial length to be two to four times, preferably three times, the diameter of the outlet opening 24 of the embodiment according to FIG.
Es folgt ein Ausführungsbeispiel für einen schadstoffarmen Industriebrenner in der Ausführungsform nach Fig. 1:An embodiment for a low-emission industrial burner in the embodiment according to FIG. 1 follows:
Brennerdaten :Burner data:
Brennerkammer 20Burner chamber 20
HauptdüsenöffnungMain nozzle opening
Restluftdüsen 35Residual air nozzles 35
Beaufschlagung Erdgas : 3,5 m3/h Gesamtluft : 35 m3/hSupply of natural gas: 3.5 m3 / h Total air: 35 m3 / h
Rippenrekuparator mit Wärmeaustauschzahl : 0,65Rib recuperator with heat exchange coefficient: 0.65
Bei einer Ofentemperatur von 1000 C wurden fokgende Werte festgestellt :At a furnace temperature of 1000 C, selective values were found:
Luftvorwärmtemperatur : Abgastempera tur 750 0C 420 0CAir preheating temperature: exhaust gas temperature 750 0 C 420 0 C
Druckabfall an den Düsenoffnungen 24 und 35 : 1,6 kPaPressure drop at the nozzle openings 24 and 35: 1.6 kPa
Abgaswerte Sauerstoff: Stickoxid : Kohlenmonoxid : 1,5 Vol.% 190 ppm 10 ppmExhaust Values Oxygen: Nitric Oxide: Carbon Monoxide: 1.5 Vol.% 190 ppm 10 ppm
Die Flamme brennt bei den gewählten Brennkammerabmessungen stabil und geräuscharm, auch beim Anfahren von Raumtemperatur, was für den Ein-Aus-Betrieb wichtig ist.The flame burns at the selected combustion chamber dimensions stable and quiet, even when starting from room temperature, which is important for the on-off operation.
-is- ' -ν-is- '-ν
Die Brennkammer aus Si-infiltriertem SiC hielt der Temperaturbeanspruchung. stand. Der kegelförmige Dichtsitz an der Stirnseite der Brennkammer ist besonders vorteilhaft angeordnet, weil er die Ausdehnungsunterschiede Keramik-Metall auffängt.The Si-infiltrated SiC combustion chamber withstood the temperature stress. was standing. The conical sealing seat on the end face of the combustion chamber is arranged particularly advantageous because it absorbs the expansion differences ceramic-metal.
Der Kühlluftring 47 und die Isolierung für Ofentemperaturen über 1100 °C senk-en die Temperatur in den Aus-Phasen des Brenners an den Restluftdüsenöffnungen 35 auf die zulässige Maxiamitemperatur von hitzebeständigem Stahl ab (ca. 1100 C), wobei nur relativ geringe Verluste entstehen und die Ofenatmosphäre nicht beeinträchtigt wird.The cooling air ring 47 and the insulation for oven temperatures above 1100 ° C, the temperature in the off-phases of the burner at the residual air nozzle openings 35 on the permissible maximum temperature of heat-resistant steel decreases (about 1100 C), with only relatively small losses and the furnace atmosphere is not affected.
Bei direkter Beheizung wird an jedem Brenner in bekannter .Weise über einen Eduktor oder direkt das Abgas abgesaugt.In the case of direct heating, the exhaust gas is sucked off at each burner in a known manner via an eductor or directly.
Der Brenner eignet sich in gleicher Form auch für indirekte Beheizung in sogenannten Mantel-Strahlheizrohren, wobei der hohe Flammenimpuls für die Abgasumwälzung im Strahlrohr ausgenutzt wird (Flammrohr in Mantelstrahlheizrohren vom Brenner abgesetzt oder P-Rohr, W-Rohr oder Flammenrohr).The burner is suitable in the same form for indirect heating in so-called Mantel radiant tubes, the high flame momentum for exhaust gas circulation in the jet pipe is exploited (flame tube in Mantelstrahlheizrohren remote from the burner or P-tube, W-tube or flame tube).
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